山東某有限公司以大蒜、元蔥為原料,生產(chǎn)脫水大蒜粉(粒) 、元蔥粉(粒) 、大蒜片、次品蒜米、白皮蒜等大蒜、元蔥制品。排放的廢水主要來自大蒜、元蔥的漂洗、甩干及哄干過程中產(chǎn)生的廢水。廢水中的主要成分有糖類、蛋白質(zhì)、大蒜素和少量果膠、蠟,以及生產(chǎn)過程中添加的檸檬酸、明礬、食鹽等無機化合物,殺菌過程中的余氯。廢水的特點是: ρ(BOD5 )Pρ(COD) = 014～015 ,可生化性好,但廢水中的大蒜素、余氯對細菌具有殺滅作用,對生物處理產(chǎn)生影響。

經(jīng)過多方調(diào)查和小試的基礎(chǔ)上,最后選擇水解酸化-多級接觸氧化工藝為主體工藝,工程完工后,進行了3 個多月的調(diào)試運行。

1 　廢水水質(zhì)、水量

廢水水量Q = 500 m3Pd ,廢水水質(zhì)見表1。

　　　表1 　廢水水質(zhì)  mgPL
ρ(COD) ρ(BOD5) ρ(SS)
800～1 000 300～500 200～300

2 　工藝流程及設(shè)計參數(shù)

211 　工藝流程

廢水處理工藝流程見圖1。大蒜廢水由生產(chǎn)車間排出后,采用自動旋轉(zhuǎn)格柵去除較大懸浮物,保護后續(xù)構(gòu)筑物和設(shè)備穩(wěn)定運行。在調(diào)節(jié)池均衡水量、水質(zhì)后由泵送入水解酸化池。水解酸化池主要作用是在厭氧環(huán)境下將大分子的蛋白質(zhì)和多糖降解為小分子的氨基酸和羧酸,有利于其進一步被氧化。水解酸化池中設(shè)組合填料和攪拌裝置,增加系統(tǒng)的微生物濃度和改善系統(tǒng)的傳質(zhì)速度。運行表明,水解酸化池主要起到兩方面的作用:一是發(fā)揮了水解酸化的作用,使廢水中難降解的有機物及其大分子物質(zhì)生成易降解小分子物質(zhì);二是水解部分污泥,減少污泥的排放量。水解酸化池出水自流入多級生物接觸氧化池,該工藝采用4 級串聯(lián)方式。研究表明,生物接觸氧化法
有利于世代較長的硝化細菌生長,其硝化性能優(yōu)于活性污泥法。但是,在普通生物接觸氧化反應(yīng)器中,一些對環(huán)境和營養(yǎng)條件要求不同的細菌混雜生活在相同條件下,不能充分發(fā)揮各自對不同污染物的凈化效能。

硝化細菌的比增長速率比有機物降解菌小數(shù)倍甚至數(shù)十倍,嚴重影響硝化性能的發(fā)揮。基于微生物生態(tài)學的原理,應(yīng)用微生物生態(tài)調(diào)控技術(shù),在生物接觸氧化工藝中,對不同的微生物群落按其不同的環(huán)境要求進行適當功能分區(qū),提供各自的營養(yǎng)及環(huán)境條件,是提高硝化速率的新思路[1] 。在串聯(lián)運行的生物接觸氧化池中,第一級池中的生物膜厚度和活性、優(yōu)勢菌種類和數(shù)量明顯超過后三級,但原生動物和后生動物數(shù)量低于后者,從而使分區(qū)有不同的微生物組成,大大提高了處理效率。生物接觸氧化池出水進入二沉池進行固液分離,出水達標排放。二沉池部分污泥排入水解酸化池,剩余污泥進入污泥儲存池進行進一步硝化,硝化后污泥經(jīng)箱式壓濾機脫水后外運作肥料處理。

212 　主要設(shè)計參數(shù)

1) 曝氣調(diào)節(jié)池。用于調(diào)節(jié)水質(zhì)水量,停留時間HRT = 8 h ,有效容積V = 180 m3 。鋼筋混凝土池體,內(nèi)做防腐,1 座。內(nèi)設(shè)曝氣軟管及提升泵,提升泵為潛水泵,設(shè)2 臺,1 用1 備。

2) 水解酸化池。對大蒜廢水中某些高分子有機物和不溶性物質(zhì)通過水解酸化,降解為小分子物質(zhì)和可溶性物質(zhì),改善污水的可生化性,為后續(xù)好氧處理創(chuàng)造條件。水解酸化池,采用地上式混凝土結(jié)構(gòu),有效容積250 m3 , 水力停留時間12 h , 尺寸1010 m ×510 m×619 m。水解酸化池內(nèi)安裝組合填料,池內(nèi)布曝氣軟管,采用進水攪拌,氣水比5∶1 ,便于污水與兼氧微生物充分接觸。有廢水需要處理的單位，也可以到污水寶項目服務(wù)平臺咨詢具備類似污水處理經(jīng)驗的企業(yè)。

3) 多級生物接觸氧化池。利用好氧微生物的新陳代謝作用將污水中的有機污染物分解,達到污水凈化目的。采用地上式混凝土結(jié)構(gòu),填料區(qū)有效容積375 m3 ,接觸時間16 h。多級接觸氧化池凈尺寸為2010 m ×510 m ×419 m ,池內(nèi)分4 格,其中每格都可以看作一個完全混合反應(yīng)器,每格凈尺寸為510 m ×510 m×419 m。生物接觸氧化池內(nèi)安裝優(yōu)質(zhì)生化填料,作為好氧微生物的棲息地,池內(nèi)布微孔曝氣管網(wǎng),采用氧利用率高、防堵塞的微孔曝氣頭供氣,設(shè)計氣水比15∶1。為好氧微生物的新陳代謝提供足夠的氧氣,同時攪拌污水,使污水與好氧微生物充分接觸并沖擊老化的生物膜,保證生物膜的活性。

4) 斜管沉淀池。生物接觸氧化池的出水經(jīng)底部穿孔的磚墻進入斜管沉淀池,沉淀后,沿池邊經(jīng)穿孔管均勻出水。其有效水深3 m , HRT = 3178 h ,表面負荷1106 m3P(h·m2 ) 。沉淀池的底部設(shè)3 條V 形污泥槽,使污泥均勻沉淀。沉淀后的污泥經(jīng)斜管自動流入污泥池,一部分污泥用污泥泵排入水解酸化池,提高污泥濃度;其余污泥作為剩余污泥,經(jīng)箱式壓濾機處理后成泥餅,外運到填埋場。

3 　水解酸化和生物接觸氧化池啟動與運行效果種泥取自某污水處理廠A 池和O 池中兼氧和好氧活性污泥,接種量為池容的10 %左右。調(diào)試初期,需將二沉池污泥回流至水解酸化池和生物接觸氧化池,提高池中MLSS 濃度,彌補填料掛膜欠缺而造成的生物量不足,形成活性污泥和生物膜并存的系統(tǒng)。啟動階段進水ρ(COD) 控制在500 mgPL左右,進水量控制在50 m3Pd ,后逐漸增加,以鏡檢和COD 去除率達75 %以上作為增加進水量的依據(jù),每周期增加進水量10 m3 ,在運行4 周后,鏡檢發(fā)現(xiàn)許多新生的菌膠團及豆形蟲、鐘蟲等,生物接觸氧化池填料上也附長有生物膜,穩(wěn)定運行2 個月后,生物膜逐漸成熟,第1 格填料的生物膜量最大,厚度2～3 mm,覆蓋整個填料表面,呈現(xiàn)絮狀,2～4 格生物膜量較少,厚度1 mm 左右,但質(zhì)地緊密。生物接觸氧化池出水自流入二沉池,出水較清澈。2007 年8 月進水達到設(shè)計負荷,出水水質(zhì)穩(wěn)定,通過當?shù)丨h(huán)保局的達標驗收。水解酸化池和多級生物接觸氧化池的進出水水質(zhì)如表2、表3 所示。

4　工藝分析

水解酸化工藝將大分子的有機物降解為小分子物質(zhì),提高了廢水的可生化性,為好氧處理創(chuàng)造條件。結(jié)合多級接觸氧化工藝的特點可知,在連續(xù)運行的條件下,系統(tǒng)中存在種類繁多的微生物,能夠保持微生物種群的平衡,形成合理的生態(tài)結(jié)構(gòu),構(gòu)成了完整的食物鏈。本系統(tǒng)是生物膜和活性污泥共存的生態(tài)系統(tǒng)。大大提高了食物鏈和食物網(wǎng)的復雜性,提高微生物種類和生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。沿著廢水流向出現(xiàn)不同的優(yōu)勢微生物種群,第一級有機物濃度高,生物膜厚,主要由菌膠團組成;第二級有機物濃度有所降低,出現(xiàn)大量的絲狀菌;第三級出現(xiàn)了部分原生動物,如鞭毛蟲、游泳型纖毛蟲等;第四級有機物濃度低,生物膜變薄,種類多,數(shù)量少,柄纖毛蟲和輪蟲占優(yōu)勢。這
與廢水沿河流方向的自凈作用相符。同時可以查看中國污水處理工程網(wǎng)更多技術(shù)文檔。

多級氧化工藝的理論目前還不完善,一般根據(jù)非穩(wěn)態(tài)理論認為,非穩(wěn)態(tài)條件對生物處理系統(tǒng)的影響應(yīng)歸結(jié)到對系統(tǒng)中微生物的影響,包括微生物活性、適應(yīng)外界環(huán)境不斷變化的能力、利用不同底物微生物的富集和固定化、具有特殊功能的微生物的形成等方面,而系統(tǒng)的處理效果很大程度上取決于這些因素。

研究表明,一段時間的“饑餓”狀態(tài)并不會導致微生物活性的降低,反而會刺激微生物產(chǎn)生更多的與基質(zhì)攝取相關(guān)的酶,從而在“飽食”狀態(tài)下吸收即從水中去除數(shù)量更多、范圍更廣的污染物[2 ] 。最重要的是,本工藝結(jié)合了生物接觸氧化和APO 的工藝的特點,既有反應(yīng)空間的連續(xù)和間斷性,又有反應(yīng)時間連續(xù)性和間斷性,形成了活性污泥與生物膜共存的狀態(tài)。

5　結(jié)果與討論

1) 針對大蒜廢水較難處理的特點,采用水解酸化+ 生物接觸氧化池工藝,經(jīng)工程實踐證明不僅是可行的,同時也為大蒜廢水治理找到了一條新途徑。

2) 接觸氧化池運行穩(wěn)定,不產(chǎn)生污泥膨脹,但在調(diào)試期間和運行初期,由于生物膜量不足,需進行污泥回流,才能保證出水水質(zhì)穩(wěn)定。

3) 多級接觸氧化工藝中,各級廢水濃度和底物性質(zhì)存在差異,微生物形態(tài)和種類保持相對獨立,可對利用不同底物的優(yōu)勢菌種進行富集培養(yǎng)。同時優(yōu)質(zhì)生化填料上的生物膜載體可以創(chuàng)造空間上的相互垂直的好氧、兼氧和厭氧環(huán)境,對不同性質(zhì)的微生物起到固定化作用。

4) 本系統(tǒng)不存在污泥回流,各級接觸氧化池內(nèi)微生物種群保持相對獨立。生物池的分級不但形成了空間上的不同處理環(huán)境,而且創(chuàng)造了連續(xù)時間上的不同處理環(huán)境。有利于多種微生物的生存,使不同處理工藝段根據(jù)基質(zhì)不同存在不同優(yōu)勢菌群,減弱了菌種間的競爭,使處于食物鏈不同營養(yǎng)級的微生物在各段中不致被更高級的微生物所吞食,確保了種群數(shù)量保持在一個較高的水平,提高了微生物降解能力。


參考文獻
[ 1 ] 　李先寧,宋海亮. 反應(yīng)區(qū)分區(qū)提高生物接觸氧化硝化性能的研究[J ] . 中國環(huán)境科學,2006 ,26 (1) :62266.
[ 2 ] 　王濤. 多級APO 廢水處理工藝的理論研究[J ] . 環(huán)境科學與技術(shù),2003 ,26 (4) :28233.來源：谷騰水網(wǎng) 作者：高廷東